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时间:2020-1-14, 来源:互联网, 文章类别:元器件知识库

和HIP4086A(称为HIP4086/A)是三相N沟道MOSFET驱动器。两部分都是专门针对PWM电机控制。这些司机有灵活的输入协议来驱动每一个可能的开关组合。用户甚至可以覆盖穿透开关磁阻应用的保护。HIP4086/A具有广泛的可编程死区倍(0.5微秒到4.5微秒),这使得它们非常适合通常用于电机驱动的低频(高达100kHz)。HIP4086和HIP4086A之间的唯一区别HIP4086A已禁用内置充油泵。这在需要非常安静的电磁干扰的应用中非常有用性能(充电泵的工作频率为10兆赫)。这个HIP4086的优点是内置充油泵允许高端驾驶员无限长的开启时间。确保高侧驱动器启动电容器完全开机前充电,可编程启动刷新当第一次应用VDD时,脉冲被激活。激活时刷新脉冲开启所有三个低边桥场效应晶体管同时按住三个高边桥FET充电高压侧启动电容器。刷新脉冲清除后,正常操作开始。HIP4086/A的另一个有用特性是可编程欠压设定值。设定值范围从6.6V到8.5伏。

特征

3相独立驱动6个N通道mosfet桥梁结构

Bootstrap电源最高电压高达95VDC与偏见从7V到15V供电

1.峰值关断电流

用户可编程死区时间(0.5微秒到4.5微秒)

引导和可选充电泵保持高压侧驱动器偏置电压。

可编程引导刷新时间

驱动1000pF负载,典型上升和下降时间为20ns10ns时间

可编程欠压设定值

应用

无刷电机(BLDC)

三相交流电机

开关磁阻电机驱动器

电池驱动车辆

电池供电工具

AN9642,“HIP4086三相桥式驱动器配置以及应用程序”

AN1829,“HIP4086三相无刷直流电机驱动演示板,用户指南“

注:X表示输入可以是“1”或“0”

直流电气规范VDD=VxHB=12V,VSS=VxHS=0V,RDEL=20k,RUV=,栅极电容(CGATE)=1000pF,除非另有规定。黑体限制适用于整个工作结温度范围,-40°C至+150°C。

直流电气规范VDD=VxHB=12V,VSS=VxHS=0V,RDEL=20k,RUV=,栅极电容(CGATE)=1000pF,除非另有规定。黑体限制适用于工作结温度范围,-40°C至+150°C。(续)

笔记:

1.指定的电荷泵电流是驱动xHO和xHS外部负载的总电流。

2.通过一种或多种方法确保符合数据表限值:生产试验、特性和/或设计。

交流电气规范VDD=VxHB=12V,VSS=VxHS=0V,CGATE=1000pF,RDEL=10k,除非另有规定。黑体字限值适用于整个工作结温度范围,-40°C至+150°C。

功能描述

输入逻辑

注:为简洁起见,输入和输出管脚将加上前缀用“x”代替a、B或C。例如,xHS表示管脚,BHS和CHS。HIP4086/A是专门设计的三相桥式驱动器用于电机驱动应用。三个相同的半桥部分,A、 B和C,可由其输入引脚ALI单独控制,AHI、BLI、BHI和CLI、CHI(xLI、xHI)或2个相应的输入每个部分的引脚可以连接在一起形成一个PWM输入(xLI连接到xHI=xPWM)。控制个人时输入,可编程死区时间是可选的,但是然后必须在计时中加入穿透保护输入信号的。如果选择了脉宽调制模式,则内部必须使用可编程死区时穿透保护为了防止射穿,死区时间是通过延迟来实现的高边和低边驾驶员的转向。延迟计时器如果RDEL引脚上的电压大于100毫伏。RDEL上的电压对于任何指定范围内的编程电阻值。如果RDEL上的电压小于100mV,延迟计时器为已禁用且未提供穿透式保护HIP4086/A的内部逻辑。死区时间是什么时候已禁用,RDEL应短接到VSS。刷新脉冲确保启动前启动电容器已充电高端驱动器,DIS低时触发刷新脉冲或者当紫外比较器转换低时(VDD大于设定的欠压阈值)。请参考第2页的“框图”。当触发时,刷新脉冲打开所有低端驱动器(xLO=1)并关闭所有高压侧驱动器(xHO=0)的持续时间由一个电阻连接在RDEL和VSS之间。当xLO=1时,低边桥场效应晶体管从VDD通过引导二极管为引导电容充电。

充油泵

HIP4086/A的内充油泵用于维护启动电容器上的偏压为100%占空比。没有此期间的期限限制。用户必须理解这个电荷泵只提供静态偏压高压侧驱动器的电流和高边桥FET。它不能在合理的时间内提供,启动电容器上的大部分电荷消耗,当xHO驱动程序将栅极充电转为在高架桥上。启动电容器的尺寸这样它们不会在浇口处过度放电冲锋。请参阅“应用程序信息”以了解调整启动电容器。电荷泵有足够的容量产生最坏的情况外部负载至少为40微安。栅极漏电流大多数功率mosfet约为100nA,因此足够的电流维持启动电容器的充电。因为电荷泵的电流很小不推荐使用高边桥FET上的电阻器。什么时候?计算xHS输出端的泄漏负载,还包括启动电容器的泄漏电流。这很少是个问题但这可能是电解电容器的问题温度。应用程序信息选择启动电容值选择启动电容值不仅是为了提供内部高压侧驱动器的偏置电流值得注意的是,为驱动场效应管提供栅极电荷导致启动电压过度下降。实际上,靴子电容器的总电荷应该是驱动功率FET的栅极电荷约为5%滴从启动转移电荷后的电压电容对栅极电容。表2中所示的以下参数是计算特定数量的启动电容器的值使用HIP4086/A(无充电泵)时的电压降。在表2,使用的值是任意的。应该改成符合实际应用。

公式1计算该期间所需的总费用持续时间。这个方程假设所有的参数在期间内保持不变。如果波纹很小。

如果栅源电阻被移除(RGS通常不是需要或推荐),则:

这些Cboot值将在只有少量波纹的周期。但在HIP4086,电荷泵甚至降低了Cboot的值更多。规定的电荷泵电流至少为40微安,这就足以引起泄漏。还有,因为规定的电荷泵电流超过所需的对于IHB,需要由boot提供的总费用电容器如方程式2所示。

所需的启动电容器不仅值小,而且对期限没有限制。

图是HIP4086和HIP4086A三相驱动器可用于驱动三相电机。根据应用情况,电桥的开关速度通过增加串联电阻可以降低fet在xHO输出和FET栅极之间。源头之门建议在低端FET上安装电阻器以防止如果电桥电压为在VDD之前应用。高压侧的栅源电阻如果低侧栅源电阻,通常不需要FET使用。如果使用相对较小的栅源电阻高侧FET,注意它们将加载充油泵HIP4086否定了电荷泵保持在很长的一段时间里,高边驾驶者有偏见。一种经常被忽视的重要操作条件设计器是xHS管脚上发生的负瞬态当高边桥场效应管关闭时。绝对最大值xHS引脚上允许的瞬态电压为-6V,但最好将振幅降低。这种瞬态是低压侧漏源导体的寄生电感印刷电路板。甚至低边场效应管的寄生电感促成了这一瞬间。

当高边桥场效应晶体管关断时,由于感应电动机负载的特性,流入的电流高端场效应晶体管(蓝色)必须快速换流低端场效应晶体管(红色)。负瞬变振幅在xHS节点上的印象是(di/dt x L),其中L是总数低边场效应管漏源路寄生电感di/dt是高边场效应管关闭的速率。与提高新一代电机驱动的功率水平,钳制这种瞬态对于HIP4086/A的正确操作。有几种方法可以降低这个振幅短暂的。如果桥场效应晶体管关闭得更慢di/dt,振幅将减小,但代价是场效应晶体管的开关损耗。仔细的印刷电路板设计也会减少寄生电感的值。然而,这两个单独解决可能不够。图说明了一种简单的抑制负瞬变的方法。两个串联、快速PN结、1A二极管连接在xHS和VSS之间,如图所示。重要的是组件应尽可能靠近xHS和VSS使电流路径的寄生电感最小的引脚。需要两个串联二极管,因为它们位于与低端场效应管的体二极管并联。如果只有一个二极管用于夹钳,它会传导一些负负载低边场效应管中流动的电流。在严重的情况下如图所示,与xHS引脚串联的小值电阻器将进一步降低负瞬变的振幅。请注意,出现了类似的正极性瞬态当低端场效应管关闭时。这不是一个常见的问题因为xHS节点是朝着桥偏压上浮的。XHS节点的绝对最大额定电压当正瞬变发生时需要观察。

印刷电路板总布局指南

HIP4086/A的交流性能在很大程度上取决于PC板的设计。以下布局设计建议遵循以下准则以实现最佳性能:将驱动器尽可能靠近驱动电源FET。了解开关电源电流的流向。高驱动功率场效应管的振幅di/dt电流将引起相关记录道上的显著电压瞬变。通过并联来源和返回痕迹。在可行的情况下使用平面;它们通常更有效而不是平行的痕迹。避免与低电平的高振幅di/dt记录道并联信号线。高di/dt将引起电流,因此,低电平信号线中的噪声电压。在可行的情况下,将低电平信号中的阻抗降到最低电路。在10kΩ电阻上磁感应产生的噪声是比1kΩ电阻上的噪音大10倍。注意电机产生的磁场,变压器和电感器。这些磁性结构中的间隙尤其不利于发射通量。如果必须有接近磁性设备的痕迹,请将使它们平行于磁通线以最小化耦合。使用低电感元件,如芯片电阻器建议使用片式电容器。使用去耦电容器减少寄生影响VDD和GND导线中的电感。

为了有效,这些电容器还必须具有尽可能短的导电性路径。如果使用过孔,将几个平行过孔连接到减小过孔的电感。可能需要增加阻力来抑制共振寄生电路,尤其是xHO和xLO上的寄生电路。如果是外门电阻不可接受,则必须将布局改进为最小化引线电感。使高dv/dt节点远离低电平电路。守卫带状可以用来分流dv/dt注入电流来自敏感电路。控制电路尤其如此将输入信号发送到HIP4086/A。避免高振幅下的信号接地平面dv/dt电路。这将把di/dt电流注入信号中地面路径。进行功率损耗和电压降计算动力痕迹。许多PCB/CAD程序都内置了痕量电阻的计算。大功率组件(功率场效应管、电解电容器,功率电阻器等)将具有内部寄生电感这是无法消除的。这必须在印刷电路板布局和电路设计。如果您模拟您的电路,请考虑包括寄生电路元件,特别是寄生引线电感。


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